Організм стане батареєю. Новий імплантат виробляє електрику з надлишку глюкози в організмі

Вчені давно шукали глюкозні паливні елементи, які могли б ефективно перетворювати хімічну енергію організму на електрику, з моменту їхнього відкриття 1968 року. Однак проблеми біосумісності перешкоджали прогресу дотепер. Дослідники розробили інноваційний імплантат паливного елемента, який може бути використаний для лікування діабету. Крім того, імплантат з'єднується зі штучними бета-клітинами, винайденими тією самою командою у 2016 році, які можуть запускати виробництво та виділення інсуліну. Ця нова система самостійно регулює рівень інсуліну та глюкози та, за словами Мартіна Фуссенеггера, може стати майбутнім засобом лікування діабету, пише New Atlas.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найцікавіші новини зі світу науки!

Діабет 1 типу вимагає зовнішньої подачі інсуліну, оскільки організм не здатний виробляти його самостійно. Сучасні інсулінові помпи та монітори також залежать від зовнішніх джерел живлення, таких як одноразові батарейки. Новий паливний елемент схожий на чайний пакетик та розміром трохи більший за ніготь. Він покритий нетканим матеріалом та вкритий альгінатом — біосумісним продуктом, одержуваним із водоростей, який широко використовується в біомедицині. Під час імплантації під шкіру альгінат вбирає рідини організму, даючи змогу глюкозі проникати крізь поверхню та потрапляти до центру живлення.

Команда розробила анод із наночастинок на основі міді всередині клітини, який розщеплює глюкозу на глюконову кислоту та протон для генерування електричного струму.

За словами Фуссенеггера, "багато людей, особливо в західних промислово розвинених країнах, споживають більше вуглеводів, ніж необхідно в повсякденному житті. Ця концепція надихнула нас на використання надлишкової метаболічної енергії для вироблення електрики для живлення біомедичних пристроїв".

Паливний елемент був інтегрований з інсуліновою капсулою, що містить бета-клітини, які можуть бути активовані для виділення інсуліну за допомогою електричного струму від імплантату.

Разом ці два компоненти створюють саморегулювальний ланцюг. Коли паливний елемент, що працює на глюкозі, виявляє надлишок цукру в крові, він активується та стимулює бета-клітини до виробництва та виділення інсуліну. Коли рівень цукру в крові знижується, спрацьовує пороговий датчик у паливному елементі, що призводить до його деактивації та, відповідно, припинення вироблення і вивільнення інсуліну.

Самодостатня схема здатна виробляти енергію, достатню для зв'язку з такими пристроями, як смартфони, що дає змогу здійснювати моніторинг, коригування та навіть можливість віддаленого медичного втручання.

Хоча біотехнологія була ефективно протестована на мишах, дослідники шукають ресурси для переходу від прототипу до ринкової стадії.

Раніше Фокус писав про нову причину виникнення діабету. Нещодавно виявлений ген, який раніше пов'язували з лейкемією, також виявився пов'язаним з діабетом.